Вертолет с душой

14.06.2017

Беспилотная революция набирает обороты и, похоже, скоро мы увидим вертолет, наделенный чертами человеческого интеллекта. Беспилотников вертолетного типа прибавляется, как в армейских, так и гражданских арсеналах, растут их возможности и функциональность. Они сегодня делают то, что двадцать лет казалось фантастикой — транспортируют самые разные грузы в сложных погодных условиях. Единственное, что им пока не разрешают, так это перевозить людей. Но работы в этом направлении ведутся.

Пока появляются системы, способные до невероятности упростить управление и сделать вертолет более доступным для начинающих пилотов, а в будущем и для людей далеких от авиации. И мечты футуристов начала века о доступном вертолете действительно могут реализоваться, когда управление станет максимально автоматизированным и по-настоящему, без пустых деклараций, безопасным.

Что мы имеем уже сегодня

Если раньше автопилот был прерогативой исключительно тяжелых, сейчас имеются очень интересные варианты для легких и средних гражданских вертолетов. Например, двухканальный автопилот HeliSAS от Genesys Aerosystems. Система способна работать в течение всего полета от взлета до посадки. За счет использования стабилизации пространственного положения и моделирования усилий на ручке управления повышается управляемость и обеспечивается гашение колебаний на малых высотах.

Автопилот способен выдерживать текущий заданный курс и высоту, а также следовать по заданному маршруту. Имеет режим вертикальной навигации и следования по обратному курсу и обеспечивает балансировку во всем диапазоне скоростей. Пилот может корректировать работу в любое время, приложив усилие к ручке управления. При потере визуального контакта с землей можно снять усилие, при этом, вертолет самостоятельно восстановит пространственное положение, вернув вертолет в последнее триммированное положение. Сертифицирован к установке на Robinson R44 и R66, Bell 407, Airbus Helicopters H120, H125 и H130.

Кстати, Airbus внедряет авионику собственной разработки Helionix, в которой заложено много автоматических возможностей. Система, пока реализованная только на H160, позволяет достичь универсальности применения вертолета и высочайшего уровня безопасности за счет повышения защиты от превышения допустимых ограничений режимов полета. Функция управления курсором особенно удобна в сложных условиях.

В комплект входит дуплексный четырехканальный автопилот, адаптированный к полетам в СМУ и обеспечивающий автоматический полет с одним отказавшим двигателем. Система контроля трафика с поддержкой TCAS II помогает автоматически избегать столкновений. Удобный интерфейс включает встроенный самоконтроль с оповещением о собственных отказах и неполадках в системах вертолета. Надежность обеспечена резервированием функции отображения движущейся карты, данных системы предупреждения столкновения с землей и электронной системы предоставления полетной информации на каждом дисплее.

Перспектива за все более изощренными системами автоматического пилотирования, которые сведут функцию пилота к минимуму, полностью ограждая его от ошибок и даже преднамеренно неверных действий. Пока до этого еще далеко, но некоторые комплексные наработки уже на рынке.

Про Matrix мы писали несколько раз в общих чертах, но вот идея автоматического подбора площадки в фоновом режиме — это действительно необычно и круто.

Робот вместо пилота

Любой пилот, много часов налетавший на одномоторных вертолетах, знает как непросто «прыгать» от одной подобранной площадки к другой в поисках удобного места для посадки. Именно так планируются полеты над пересеченной местностью в хорошую погоду, а когда нагрузка на пилота зашкаливает, он про это забывает со всеми вытекающими последствиями.

А теперь представьте ситуацию, что вертолет сам сканирует местность на предмет пригодной площадки, причем, несколько раз в секунду. В случае внезапной потери мощности он возьмет курс к заранее определенному месту до того, как пилот выявит отказ силовой установки и попытается вмешаться в управление.

Фактически эта уже демонстрируется на автономном исследовательском вертолете (SARA) — модернизированном S-76B, на котором установлена ЭДСУ с суперкомпьютером, способным выполнять сложные функции поиска и принятия решения. Год назад вертолет полностью в автоматическом режиме от взлета до посадки выполнил 30-мильный полет. Технология Matrix уже сейчас показывает неплохие результаты в плане увеличения безопасности в аварийных случаях. Как отмечает директор программы автономных полетов Sikorsky Игорь Черепинский, ни по нагрузке, ни по мощности ограничений для использования нет.

Когда-нибудь в авиации будут доминировать беспилотные летательные аппараты, но это вопрос не ближайшего времени. Однако, уже сейчас производители изучают способы интеграции средств автономизации в пилотируемые летательные аппараты с целью повышения эффективности и безопасности.

Одной из наиболее заметных инициатив в этой области является программа Aircrew Labor In-Cockpit Automation System (ALIAS), курируемая оборонным агентством DARPA. Sikorsky уже завершила два этапа, а недавно получила добро на продолжение участия. На третьем этапе Matrix будет дорабатываться для использования на H-60 Black Hawk.

Сдвиг в мышлении

По словам испытателей, она действительно управляет вертолетом, а пилот нужен лишь для того, чтобы убедиться в этом. Практически он играет роль инструктора, только его курсант — робот. Он подсказывает разработчикам ПО, что изменить в лучшую сторону, и они это делают.

SARA научился легко выполнять подход к движущейся барже. Более того, вертолет просто отлично взлетает сам и уже неплохо подготовлен к самостоятельной посадке.

С тех пор как проект SARA был представлен Sikorsky на выставке Ассоциации беспилотных летательных аппаратов AUVSI 2013, видение его будущего круто изменилось. Вместо «переключателя» между пилотируемым и беспилотным режимами акцент теперь делается на беспилотные возможности. Компания разработала простой, интуитивно понятный контроллер, похожий на 3D мышь для компьютерного моделирования, а также интерфейс планшета для системы, удобные для использования на коротких маршрутах.

Согласно пресс-релизу DARPA, программа ALIAS предусматривает создание съемного комплекта оборудования, который можно адаптировать на любом ЛА, что позволит летать сокращенным экипажем без ущерба безопасности.

Как сообщается, третий этап программы захватит полностью 2019 год и закончится демонстрацией возможностей Армии США, которая может взять программу под свой контроль. Помимо Sikorsky в проекте участвует Aurora, успешно продемонстрировавшая возможности Matrix на Cessna Caravan, Diamond DA42 и даже симуляторе Boeing 737-800NG. На третьем этапе она будет устанавливать систему ALIAS на Bell UH-1.

Безопасность другого уровня

Системы, подобные Matrix, являются логическим, почти неизбежным прогрессом в развитии средств автоматизации в кабине. От современных систем управления полетом их отличает степень «осведомленности» об окружении и целях миссии.

Достижение такого уровня автоматизации требует сложного массива внешних датчиков, лазерных, лидарных и т.д., но также и искусственного интеллекта, способного транслировать их сигналы в понятный системе управления язык.

Технология Matrix может значительно повысить безопасность за счет сокращения рабочей нагрузки пилота во время сложных миссий. Десятилетиями конструкторы стремились добавлять в ЛА авионику. Но пилотам летать не становилось легче. Система ALIAS снизит нагрузку на экипаж и даст ему возможность сосредоточиться на задачах миссии.

Автономные платформы предоставят операторам новые возможности — они смогут летать больше часов в день, одновременно снизятся аварийность и боевые потери у военных.

Кстати, в планах DARPA «научить» систему возвращать ЛА на базу, если пилот не в состоянии это сделать сам. Пролетав полный рабочий день с экипажами, автономный Black Hawk потенциально может быть использован для беспилотного снабжения или других миссий. Он будет неоценим в миссиях SAR, в ночных полетах и условиях плохой погоды.

Как видим, основной упор делается на системы автоматического управления с искусственным интеллектом. Сам по себе автопилот — штука хорошая, но пилота не заменит. Нужна система, которая способна самостоятельно оценивать ситуацию и правильно реагировать в быстро меняющейся обстановке. То есть, она должна научиться летать, как человек, и это уже вопрос времени.